近年來,伴隨著人類航空與航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展,高空飛行器編隊技術(shù)也發(fā)展迅速。但是目前針對高空飛行器編隊中的各個飛行器的通信研究還主要停留在飛行器與地面之間,飛行器與飛行器之間的通信相關(guān)研究還十分欠缺。隨著高空飛行器編隊技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,飛行器之間的相互協(xié)同是十分必要的。因此,高空飛行器之間的通信研究是大勢所趨。本文主要就高空飛行器編隊基于波束成形的通信接入的一些問題進(jìn)行研究。論文主要內(nèi)容如下:為了更好地完成大規(guī)模陣列天線系統(tǒng)的波束成形工作,本文首先就陣列天線的DOA估計算法進(jìn)行了研究。首先介紹了射線追蹤(Ray-Tracking)信道模型,然后在此信道模型下對現(xiàn)有的兩個DOA(Direction Of Arrival)估計算法,即差分波束算法(Differential Beam Tracking)和二維多重信號分類算法(Mutiple Signal Classification),進(jìn)行仿真分析,并根據(jù)仿真結(jié)果結(jié)合系統(tǒng)需求進(jìn)行分析,從而設(shè)計出一套結(jié)合了兩個算法的新型DOA估計算法,即差分-多重信號分類算法。最后對差分-多重信號分類算法在本系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果表明,差分-多重信號分類算法可以使得DOA估計在能有較高精度的情況下計算量不會過大,對復(fù)雜度和性能作出了平衡。本文的通信系統(tǒng)采用的是空分多址,空分多址是依賴于波束成形技術(shù)的。所以接下來本文在有干擾和無干擾的情況下對幾種波束成形的算法進(jìn)行分析,并根據(jù)算法特性選出系統(tǒng)的成形方案。接下來設(shè)計了整個高空飛行編隊間通信的系統(tǒng)模型和基于三次握手的接入流程以及接入幀。并主要仿真分析了同步和終端識別的部分。然后根據(jù)系統(tǒng)的流程依據(jù)不同分析出基于不同DOA算法的平均接入時間。為了保證系統(tǒng)的魯棒性,文章最后探討了兩個系統(tǒng)可能產(chǎn)生的問題的解決方案。第一個問題是作為高空的一個基站對多個用戶的系統(tǒng),如果基站出現(xiàn)故障將導(dǎo)致整個系統(tǒng)通信出現(xiàn)障礙。而本文利用所有飛行器都可以承擔(dān)作為基站的任務(wù)的特點,根據(jù)“平均通信距離最短”準(zhǔn)則和Weiszfeld算法設(shè)計了一套在系統(tǒng)正常運行時選用并更新備用基站,在基站出現(xiàn)問題后啟用備用基站的解決方案。第二個問題是在未完成接入的情況下,兩個用戶可能在角度上發(fā)生重疊。本文根據(jù)從重疊信號的識別和信號分離兩個方面對這個問題進(jìn)行分析和仿真,最后設(shè)計了一套針對這種情況的方案流程。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V243.1
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 DOA估計研究現(xiàn)狀
        1.1.2 多址接入方式介紹
    1.2 本文工作與創(chuàng)新
    1.3 本文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排
第二章 差分-MUSIC算法
    2.1 引言
    2.2 陣列天線基礎(chǔ)及射線追蹤信道模型
        2.2.1 陣列天線數(shù)學(xué)模型
        2.2.2 射線追蹤信道模型
    2.3 基于相鄰子陣信號相關(guān)性的差分估計算法
        2.3.1 子陣劃分類型
        2.3.2 差分算法分析
        2.3.3 仿真及性能分析
    2.4 基于信號空間正交的MUSIC估計算法
        2.4.1 MUSIC算法原理
        2.4.2 仿真與性能分析
    2.5 D-M算法
        2.5.1 D-M算法介紹
        2.5.2 仿真及性能分析
    2.6 本章總結(jié)
第三章 基于波束成形的空分接入系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 自適應(yīng)波束成形算法
        3.2.1 直接成形算法
        3.2.2 自適應(yīng)波束成形設(shè)計準(zhǔn)則
            3.2.2.1 最小均方誤差準(zhǔn)則
            3.2.2.2 最大信干噪比準(zhǔn)則
            3.2.2.3 約束最小方差準(zhǔn)則
        3.2.3 自適應(yīng)波束成形迭代算法
    3.3 系統(tǒng)模型及接入流程
        3.3.1 系統(tǒng)背景及模型
        3.3.2 接入流程
    3.4 接入幀設(shè)計
        3.4.1 幀結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.4.2 同步模塊
            3.4.2.1 m序列與同步方案
            3.4.2.2 仿真及分析
        3.4.3 終端識別模塊
            3.4.3.1 OVSF序列與終端識別方案
            3.4.3.2 仿真及分析
        3.4.4 接入時間
    3.5 本章總結(jié)
第四章 系統(tǒng)魯棒性設(shè)計
    4.1 基站損壞問題
        4.1.1 備用基站的選擇
        4.1.2 處理方案的流程
    4.2 用戶角度重合問題
        4.2.1 發(fā)現(xiàn)角度重合
        4.2.2 角度重合時的信號分離
            4.2.2.1 預(yù)白化
            4.2.2.2 非高斯性與峭度
            4.2.2.3 仿真分析及解決方案
    4.3 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)
    5.1 本文主要貢獻(xiàn)
    5.2 進(jìn)一步工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 郭子鈺;毫米波通信系統(tǒng)中的信道估計及峰均比壓縮方法研究[D];東南大學(xué);2016年

2 賀順;陣列信號處理若干關(guān)鍵問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

本文編號：2868686